[发明专利]一种利用单光子单电离机制重构电场包络的方法

说明书

本发明公开了一种利用单光子单电离机制重构电场包络的方法，该方法包括以下步骤：S1、将测量到的单个阿秒脉冲与工作气体相互作用获得电子动量谱，对电子动量谱通过最小二乘法重构出阿秒脉冲的电场包络分布E_atto；S2、测量得到不同阿秒脉冲‑红外电场相对延时下产生的旁带信号和单光子电离信号的强度比；S3、根据步骤S1得到的阿秒脉冲电场包络分布E_atto，以及步骤S2得到的旁带信号和单光子电离信号的强度比，通过最小二乘法重建红外电场的包络E_L0。本发明不仅能够反映出阿秒泵浦探测实验中电子的动力学过程，还能同时重构出阿秒脉冲电场的包络分布和红外电场的包络，且不依赖与阿秒脉冲和红外电场的载波包络相位。

技术领域

本发明涉及超快激光技术领域，尤其涉及一种利用单光子单电离机制重构电场包络的方法。

背景技术

阿秒科学的飞速发展使得研究者们可以实现对原子，分子和固态物质内电子运动状态的实时探测。阿秒泵浦探测技术，例如阿秒条纹相机，频域干涉方法(RABBIT)等，已经被证明可以观测到电子的光电离发射时间延迟，固体内价电子的运动和电子的自共振。为了更好地利用阿秒泵浦探测技术研究电子的动力学过程，阿秒泵浦探测实验的支柱，即阿秒脉冲和红外电场均需要被很好地描述。

FROG-型方法和通过ω震荡滤波检索相位信息的方法(PROOF)是重构阿秒条纹动量谱和RABBIT动量谱的两种很具有代表性的方法。FROG-型方法借鉴频率分辨的光开关技术(FROG)，并结合光电离强场公式已经被很成功地用来描述阿秒泵浦探测实验中阿秒脉冲和红外电场的特性。但是，FROG-型方法不能直接地反映出电子的动力学过程。PROOF方法和提高的PROOF方法(iPROOF)很清晰地阐述了RABBIT技术中电子的单光子电离和双光子跃迁过程，但是PROOF和iPROOF方法只能重构出阿秒脉冲电场，不能重构出红外电场。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中阿秒泵浦探测实验中电场重构方法存在的缺陷，提供一种利用单光子单电离机制重构电场包络的方法，旨在不仅能够反映出阿秒泵浦探测实验中电子的动力学过程，还能同时重构出阿秒脉冲电场的包络分布和红外电场的包络。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种利用单光子单电离机制重构电场包络的方法，该方法包括以下步骤：

S1、将测量到的单个阿秒脉冲与工作气体相互作用获得电子动量谱，对电子动量谱通过最小二乘法重构出阿秒脉冲的电场包络分布E_atto；

S2、测量得到不同阿秒脉冲-红外电场相对延时下产生的旁带信号和单光子电离信号的强度比；

S3、根据步骤S1得到的阿秒脉冲电场包络分布E_atto，以及步骤S2得到的旁带信号和单光子电离信号的强度比，通过最小二乘法重建红外电场的包络E_L0。

进一步地，本发明的该方法中的工作气体为惰性气体中的一种。

进一步地，本发明的步骤S1中通过最小二乘法重构出阿秒脉冲电场的包络分布E_atto，其步骤包括：

S11、将测量到的单个阿秒脉冲与原子气体相互作用得的电子动量谱进行逆傅里叶变换，得到时域信号TD；

S12、将时域信号TD按照系数待定的五阶三角形式傅里叶级数展开式，通过最小二乘法拟合，重构出阿秒脉冲的电场包络分布E_atto。

进一步地，本发明的步骤S1中电子动量谱的获得方法为：

电子动量谱是通过数值求解单个阿秒脉冲驱动下，原子气体的含时薛定谔方程得到。